CN103791013A - 集成式惯性电磁作动器 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供集成式惯性电磁作动器，包括外导磁筒、上端盖、下端盖、第一永磁体、第二永磁体，第一永磁体上方安装上导磁体，第一永磁体和第二永磁体之间安装中间导磁体，第二永磁体下方安装下导磁体，上导磁体、第一永磁体、中间导磁体、第二永磁体、下导磁体通过连接螺栓连接成一体构成振子，振子上端和下端分别安装上片弹簧和下片弹簧，上端盖安装在外导磁筒上端部，上片弹簧固定在上端盖和外导磁筒之间，下端盖安装在外导磁筒下端部，下片弹簧固定在下端盖和外导磁筒之间，外导磁筒内壁上自上而下依次缠绕上线圈、中间线圈和下线圈。本发明只要接通电源就能即装即用，减少控制时安装调试时间。

Description

集成式惯性电磁作动器

技术领域

本发明涉及的是一种减振装置，具体地说是主动减振装置。

背景技术

随着科学技术的不断发展，对环境和设备的振动要求越来越高，被动隔振已经不能完全满足人们的需求，考虑通过主动元件进行结构振动有源控制越来越受到重视。

作动器是结构振动有源控制系统中的重要环节，其作用是按照确定的控制律对控制对象施加控制力来改变系统的振动响应。电磁式作动器具有作动频带宽、反应灵敏、驱动电流小、作动力大、体积和重量小、可靠性高等优点，目前得到较为广泛的应用。

传感器、作动器和控制器是结构振动有源控制系统的三大核心部分。而目前三者都是单独设计与使用，在进行结构振动有源控制时需要三者通过导线连接起来，使用时显得复杂同时容易由接连导线带来干扰信号，而很多被控对象设计好后基本没有安装控制器的空间，同时作动器都没有考虑长时间工作时产生热量对性能的影响，实际工程应用存在问题。

发明内容

本发明的目的在于提供只需提供电源就能进行振动控制的集成式惯性电磁作动器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明集成式惯性电磁作动器，其特征是：包括外导磁筒、上端盖、下端盖、第一永磁体、第二永磁体，第一永磁体位于第二永磁体上方，第一永磁体上方安装上导磁体，第一永磁体和第二永磁体之间安装中间导磁体，第二永磁体下方安装下导磁体，上导磁体、第一永磁体、中间导磁体、第二永磁体、下导磁体通过连接螺栓连接成一体构成振子，振子上端和下端分别安装上片弹簧和下片弹簧，上端盖安装在外导磁筒上端部，上片弹簧固定在上端盖和外导磁筒之间，下端盖安装在外导磁筒下端部，下片弹簧固定在下端盖和外导磁筒之间，外导磁筒内壁上自上而下依次缠绕上线圈、中间线圈和下线圈，上线圈和下线圈的绕向相同，中间线圈与上线圈和下线圈的绕向相反。

本发明还可以包括：

1、所述的第一永磁体和第二永磁体的磁路方向相反。

2、下端盖上安装加速度计、控制电路、功率放大器，加速度计采集振动信号并将振动信号传递给控制电路，控制电路包括电源电路、带通滤波器和多级积分电路，振动信号经控制电路处理后传递给功率放大器，功率放大器连接上线圈、中间线圈和下线圈以及电源。

3、功率放大器的增益调节旋钮伸出下端盖，调节增益调节旋钮从而控制输入电流。

4、上端盖上安装风扇，上端盖和下端盖上均设置有通风口。

本发明的优势在于：

首先，加速度传感器直接固定于作动器内，测量的响应更加合理；

其次，控制器也直接集成于作动器内，结构紧凑，同时避免传统的传感器、控制器、作动器之间导线连接所带来的干扰；

再次，作动器内安装了直流风扇，可为作动器长时工作线圈产生的热量，以及功率放大器输出大电流时产生的热量提供冷源，保证作动器安全可靠及长时间运行的能力；

最后，作动器只要接通电源就能即装即用，减少控制时安装调试时间。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的电磁作动器中磁路方向及通电线圈的示意图；

图3为本发明的模拟反馈控制的原理框图；

图4为本发明的控制电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

实施方式1：

作动器振子由永磁体6、中间导磁体7及上下导磁体5通过连接螺栓2、垫片4及螺母10连接而成，外导磁筒13、线圈保持架8及线圈9组成磁路外围结构，振子与磁路外围结构通过支撑片弹簧3连接，振子与磁路外围结构是整个惯性式电磁作动器的磁路结构，其中两块永磁体磁路方向相反，上下线圈与中间线圈的绕向相反；直流风扇与上端盖固定，上端盖上开有通风口，上端盖与片弹簧及外导磁筒通过6个螺栓连接；线圈9通有交变电流时，线圈9切割磁感线而产生电磁力，驱动振子运动产生控制力，对被控对象进行结构有源控制减小被控对象的响应。

实施方式2：

结合图1～4，作动器振子由永磁体6、中间导磁体7及上下导磁体5通过连接螺栓2、垫片4及螺母10连接而成，外导磁筒13、线圈保持架8及线圈9组成磁路外围结构，振子与磁路外围结构通过支撑片弹簧3连接，振子与磁路外围结构是整个惯性式电磁作动器的磁路结构，其中两块永磁体磁路方向相反，上下线圈与中间线圈的绕向相反；直流风扇与上端盖固定，上端盖上开有通风口，上端盖与片弹簧及外导磁筒通过6个螺栓连接；加速度计18固定于下端盖上，采集到的振动信号直接给控制电路17，控制电路17包括电源电路、带通滤波器和多级积分电路，信号调理电路17输出信号直接给功率放大器16，通过调节电位器旋钮14，调节输出电流，功率放大器16输出给线圈9，线圈9通有交变电流时，线圈9切割磁感线而产生电磁力，驱动振子运动产生控制力，对被控对象进行结构有源控制减小被控对象的响应，系统的电源由电源线15输入。

本发明由两块高能钕铁硼稀土永磁体6与上中下三块导磁板5、7通过连接螺栓2连接组成电磁作动器振子，外导磁筒13、线圈保持架8、线圈9、上下端盖12、1、直流风扇11、传感器18及控制电路17组成电磁作动器定子，作动器的振子与定子通过片弹簧连接。直流风扇11固定于上端盖12，同时上下端盖12、1上都留有通风口，保证气流流通，传感器18直接固定于下端盖1上，下端盖1上留有与控制对象的安装孔，故传感器18测量的是安装点的振动加速度响应，传感器18采集到的信号直接给控制器17进行信号调理，控制器17包括电源电路、滤波器电路、积分电路及功率放大器16，功率放大器16的输出直接与作动器的线圈9连接，功率放大器16的增益调节旋钮14伸出下端盖1，方便调节惯性式电磁作动器的输入电流。

具体的反馈控制原理由图3可知，图3中d是未加入反馈环节时，f_p到下层简支板的速度响应。当f_p=0时，

是控制力f_c到下层简支板的速度响应。

根据该方框图可以得出反馈控制系统输出量v_b的表达式

v_b=[I+G(jω)·H]^-1·d  （1）

故通过改变功率放大器的增益就可以控制结构振动响应。

控制电路直接集成于作动器内。

加速度计固定于作动器内，直接采集作动器安装点的振动响应。

冷却系统直接由直流风扇组成，固定于作动器上端盖，作动器上下端盖都有通风孔，保证气流流动。对作动器线圈在长时间工作及功率放大器输出大电流时产生的热量进行强制风冷，保证系统的可靠性。

控制电路包括电源电路、带通滤波器、积分器和功率放大器。

输入电源能为控制电路、冷却系统和加速度计直接提供能量。

Claims (7)

1.集成式惯性电磁作动器，其特征是：包括外导磁筒、上端盖、下端盖、第一永磁体、第二永磁体，第一永磁体位于第二永磁体上方，第一永磁体上方安装上导磁体，第一永磁体和第二永磁体之间安装中间导磁体，第二永磁体下方安装下导磁体，上导磁体、第一永磁体、中间导磁体、第二永磁体、下导磁体通过连接螺栓连接成一体构成振子，振子上端和下端分别安装上片弹簧和下片弹簧，上端盖安装在外导磁筒上端部，上片弹簧固定在上端盖和外导磁筒之间，下端盖安装在外导磁筒下端部，下片弹簧固定在下端盖和外导磁筒之间，外导磁筒内壁上自上而下依次缠绕上线圈、中间线圈和下线圈，上线圈和下线圈的绕向相同，中间线圈与上线圈和下线圈的绕向相反。

2.根据权利要求1所述的集成式惯性电磁作动器，其特征是：所述的第一永磁体和第二永磁体的磁路方向相反。

3.根据权利要求1或2所述的集成式惯性电磁作动器，其特征是：下端盖上安装加速度计、控制电路、功率放大器，加速度计采集振动信号并将振动信号传递给控制电路，控制电路包括电源电路、带通滤波器和多级积分电路，振动信号经控制电路处理后传递给功率放大器，功率放大器连接上线圈、中间线圈和下线圈以及电源。

4.根据权利要求3所述的集成式惯性电磁作动器，其特征是：功率放大器的增益调节旋钮伸出下端盖，调节增益调节旋钮从而控制输入电流。

5.根据权利要求1或2所述的集成式惯性电磁作动器，其特征是：上端盖上安装风扇，上端盖和下端盖上均设置有通风口。

6.根据权利要求3所述的集成式惯性电磁作动器，其特征是：上端盖上安装风扇，上端盖和下端盖上均设置有通风口。

7.根据权利要求4所述的集成式惯性电磁作动器，其特征是：上端盖上安装风扇，上端盖和下端盖上均设置有通风口。

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